EMBOBINADO DE MOTORES MONOFÁSICOS DE FASE PARTIDA

PRESENTA:I

DIRECTOR:I

Enero de 2016, Coatzacoalcos Ver.

Introducción.En todo proceso industrial siempre se busca la máxima eficiencia y obtener productos competitivos en el mercado. Para ello es necesario que los motores eléctricos en los equipos de proceso trabajen de una manera más eficiente, segura y continúa.

Introducción.Los motores eléctricos son máquinas que transforman energía eléctrica en energía mecánica. Combinan las ventajas de la energía eléctrica con una construcción simple y costos reducidos.En las plantas se hacen constantes estudios a estas maquinas buscando rendir la máxima eficiencia posible.

Introducción.Este trabajo tiene el fin de brindar al estudiante de Ing. Mecánica Eléctrica el conocimiento de motores monofásicos y apreciar sus características, que son importantes en muchas aplicaciones, ya que son los más comunes de los motores eléctricos.

Objetivo General.Tener un conocimiento de los distintos tipos de motores monofásicos, de manera que el estudiante estará capacitado para describir las partes del motor monofásico de corriente alterna, describir su principio de operación e instalar sus terminales.

Objetivos Específicos.El estudiante tendrá el conocimiento requerido para poder embobinar motores monofásicos de corriente alterna.• Realizar pruebas dieléctricas de los motores monofásicos.• Describir los pasos a seguir del embobinado de los motores monofásicos de fase partida.• Realizar las conexiones entre polos y bobinas de los motores monofásicos.

Los Motores Eléctricos.Los motores eléctricos convierten la potencia eléctrica en potencia mecánica, la cual produce trabajo.La mayoría de electricidad usada paragenerar trabajo es monofásica AC obtenida de un sistema trifásico.

Los Motores Eléctricos.Los motores de C.A. monofásicos se pueden dividir en tres categorías generales: Motores Monofásicos

Motores de inducción

Motores con conmutador

Motores síncronos

Los Motores Eléctricos.Dentro de los motores de inducción encontramos tres tipos, que se clasifican de acuerdo con el método para producir el par de arranque, los cuales son: motores de fase partida, motores de polos sombreados y motores de inducción-repulsión.

Los Motores Eléctricos.El tipo original de motor monofásico es conocido como de repulsión, de acuerdo a su forma de arranque, este ha sido mejorado y perfeccionado a través de los años, derivándose de el varias versiones, como los ya mencionados motores de fase partida o los motores de polos sombreados.

El Motor de Fase Partida.El motor monofásico de fase partida fue uno de los primeros en ser utilizado en la industria para ventiladores, bombas, lavadoras, etc.

La mayoría se fabrica en el rango de 1/30 HP (24.9 W) a 1/2 HP (373 W).

Principio de Operación.Los motores monofásicos requieren un medio auxiliar que produzca la reacción con la onda de C.A. de alimentación para producir el par de arranque, de aquí que en los motores de C.A. monofásicos se hable de un “devanado de trabajo” y otro “devanado de arranque” o algún medio auxiliar como el capacitor.

Principio de Operación.Dentro del título de fase partida se agrupan los motores de arranque con capacitor y de arranque con resistencia.

Principio de Operación.Cuando se aplica un voltaje de C.A. al devanado de trabajo de un motor de inducción, la corriente circula a través de los devanados.Esta corriente produce un campo magnético que se expande, contrae y cambia la polaridad en fase con la corriente.

Principio de Operación.Los devanados de trabajo actúan como el primario de un transformador. Su campo magnético induce una corriente hacia el secundario (rotor o armadura del motor). La corriente en la armadura crea un campo magnético que se opone al campo magnético del devanado de trabajo;

Principio de Operación.Esto hace que los polos distintos se atraigan uno a otro y prevengan al rotor girar. Bajo estas condiciones, existe sólo una fuerza en el plano horizontal sin fuerza en el sentido vertical que cause que el rotor gire.

Principio de Operación.Cuando la polaridad del campo magnético se transforma, debido al cambio en la polaridad de la corriente, la polaridad de campo del rotor cambia al mismo tiempo. Los dos campos están constantemente atrayendo uno a otro, por lo tanto, el rotor es puesto en posición y no girará.

Principio de Operación.El cambio en la polaridad de la corriente, ocasiona un cambio en la polaridad del campo del rotor. Los dos campos están constantemente atrayendo uno a otro, el rotor es puesto en posición y no girará.Se tiene que incorporar algún elemento que de diseño permita cumplir con el inicio de la rotación del motor.

Elementos del Motor.Los motores monofásicos de C.A., como los otros tipos de motores tienen dos partes principales, el rotor y el estator.

Elementos del Motor.Tiene dos grupos de devanados en el estator. El primer grupo se conoce como el devanando principal o devanado de trabajo, al segundo grupo se le conoce como devanado auxiliar o de arranque. Estos dos devanados se conectan en paralelo entre sí, el voltaje de línea se aplica a ambos al energizar el motor.

Elementos del Motor.Tiene dos grupos de devanados en el estator. El primer grupo se conoce como el devanando principal o devanado de trabajo, al segundo grupo se le conoce como devanado auxiliar o de arranque. Estos dos devanados se conectan en paralelo entre sí, el voltaje de línea se aplica a ambos al energizar el motor.

Elementos del Motor.Los dos devanados difieren entre sí física y eléctricamente. El devanado de trabajo está formado de conductor grueso y tiene más espiras que el devanado de arranque; generalmente, el devanado de arranque se aloja en la parte superior de las ranuras del estator, en tanto que el de trabajo se aloja en la parte inferior.

Elementos del Motor.

Elementos del Motor.Están constituidos por una carcasa, un estator formado por laminaciones, en cuyas ranuras se alojan las bobinas principal y auxiliar, un rotor formado por conductores a base de barras de cobre o aluminio y conectadas con anillos de cobre en ambos extremos, formando lo que se conoce como una jaula de ardilla.

Elementos del Motor.Se proporciona a estos motores un switch centrífugo para abrir el circuito del devanado de arranque cuando el motor alcanza su velocidad de operación.

Arranque del Motor.Para arrancar el motor de fase partida se mantienen conectados los devanados de trabajo y arranque desde el estado de reposo inicial hasta haber alcanzado del 75% a 80% de la velocidad del motor, entonces el switch centrifugo aísla el devanado auxiliar, ya que su mecanismo ceda a la fuerza centrifuga del rotor.

Arranque con Capacitor.Este tipo de motor es similar en su construcción al motor de fase partida, excepto que se conecta un capacitor en serie con el devanado de arranque y el switch centrifugo.

Arranque con Capacitor.El par de arranque en un motor con capacitor está producido por un campo magnético rotatorio dentro del rotor. Este campo magnético relocaliza el devanado de arranque 90º eléctricos desfasados con respecto al devanado de trabajo, ocasionando que la corriente en el devanado de arranque se adelante a la del devanado de trabajo.

Arranque con Capacitor.Ocasionando que la corriente en el devanado de arranque se adelante a la del devanado de trabajo. Esta condición produce un campo magnético giratorio en el estator, el cual a su vez induce una corriente en el devanado del rotor, produciendo así la rotación del motor.

Motor con Capacitor.

Conductores para Bobinas.Los conductores de cobre para bobinas se diferencian principalmente por la clase de aislamiento que los recubre.Es necesario que esta capa aislante ocupe poco espacio y que pueda resistir los efectos de un calentamiento considerable y continuo. El espesor de aislamiento varía según los casos.

Conductores para Bobinas.Los materiales aislantes que protegen partes del motor se clasifican en función de su resistencia térmica. En motores y generadores se emplean los siguientes: a).- Clase A (105° C). b).- Clase B (130° C). c).- Clase F (155° C). d).- Clase H (180° C).

Conductores para Bobinas.Las temperaturas de régimen muy altas acortan la vida de una máquina eléctrica, a menos de prever para ella la clase de aislamiento adecuada.

Conductores para Bobinas.Un aislamiento de clase A (105° C) sólo puede ser utilizado en motores cuya temperatura total de régimen no exceda de 105° C. Esta cifra equivale a la suma de la temperatura ambiente y del calentamiento propiamente dicho debido al régimen de servicio.

Aislamiento de Ranuras.Es necesario un determinado aislamiento con objeto de evitar que el conductor recubierto tenga algún punto de contacto directo con el núcleo de hierro del estator. Existen diferentes materiales aislantes apropiados para esta finalidad.

Aislamiento de Ranuras.Algunos de los más comunes son:a) Papel de trapo (en varios espesores y

doblado): aislamiento clase A.b) Combinación Mylar, de clase A.c) Combinaciones Dacron-Mylar, para

aislamiento de clase B y F.d) Papel nilón, para aislamiento de

clase B hasta H

Rebobinado.Un motor de fase partida puede rebobinarse de tres maneras distintas:1. A mano.2. Con bobinas moldeadas.3. Con madejas.

Bobinado a mano.Los conductores se van alojando en las ranuras, espira por espira, comenzando por la bobina interior y terminando por la exterior, con esto quedan completas todas las bobinas de un polo.

Bobinado a mano.Este procedimiento puede emplearse tanto para el arrollamiento de trabajo como para el de arranque, y posee dos ventajas principales:a).- Permite un bobinado más compacto.b).- Hace innecesario el uso de hormas, moldes, etc.

Bobinado con molde.Con este sistema se moldean primero las bobinas sobre una horma, plantilla o gálibo de madera o metal, se sacan luego del molde y se colocan finalmente en las ranuras correspondientes.

Bobinado con molde.Se moldean primero las bobinas sobre una horma, plantilla o gálibo de madera o metal, luego se sacan del molde y se colocan en las ranuras respectivas.1) El primer paso es determinar el tamaño y la forma de las bobinas, partiendo del núcleo estatórico.

Bobinado con molde.2) Sobre cada horma de madera se van arrollando las espiras necesarias para la correspondiente bobina, empezando siempre por la más pequeña.

3) Se alojan dichas bobinas moldeadas en las ranuras del estator apretándolas con fuerza contra el fondo.

Bobinado con molde.4) Se sujetan las espiras en el interior de las ranuras por medio de cuñas a base de material de clase A, B, F o H.

Bobinado en madejas.Se usa para el arrollamiento de arranque. Utiliza una sola bobina (madeja) para cada polo. Suficientemente grande para que pueda ser alojada en todas las ranuras abarcadas por la totalidad de las secciones individuales que integran un polo.

Bobinado en madejas.La ventaja de este sistema radica en el hecho de poder alojar simultáneamente muchos conductores en una misma ranura.1) El tamaño y la forma de la madeja se obtienen generalmente de la propia madeja primitiva al desmontar el estator.

Bobinado en madejas.2) Se da al alambre una forma rectangular, que se utiliza como molde para devanar la madeja correspondiente, como si fuera una bobina normal.

Bobinado en madejas.3) Si la bobina debe ser de forma rectangular, se arrolla el núm. necesario de espiras alrededor de 4 carretes vacíos fijados sobre una base de madera.4) Se saca la madeja del molde y se aloja en las dos ranuras correspondientes

Conexión de Polos.Una vez bobinados todos los polos de un motor, la próxima operación es conectar entre sí sus respectivos arrollamientos.Independientemente del número de polos en cuestión, es necesario que dos polos consecutivos cualesquiera, sean de signo opuesto.

Conexión de Polos.Esto se logra conectándolos entre sí de manera que la corriente circule por las espiras de un polo en el sentido de las agujas de un reloj, y por las espiras del polo siguiente en sentido contrario, ambos sentidos seguirán alternando de modo análogo para los polos restantes.

Conexión Serie de Polos.Los motores más usados actualmente son los que llevan 4 polos estatóricos conectados en serie, cuando los polos del arrollamiento de trabajo están conectaos en serie, los del arrollamiento de arranque suelen estar también conectados del mismo modo.

Conexión Serie de Polos.Esquema de conexión del arrollamiento de trabajo, la red de alimentación se conectan al terminal inicial del polo 1 y al terminal inicial del polo 4.

Conexión Serie de Polos.El arrollamiento de arranque también esta conectado para que las polaridades sean alternas. La forma de conexión es análoga al arrollamiento de trabajo.

Conclusión.Los motores eléctricos brindad el 80% del trabajo dinámico en las industrias, es de vital importancia saber su estructura y configuración.El contar con un material bibliográfico que de las nociones y guía para realizar un trabajo de rebobinado resulta una herramienta muy valiosa para cualquier técnico que desempeñe esta tarea.

FINGracias por su atención.

Bibliografía:R. Rosemberg. Reparación de motores eléctricos. séptima

edición. Alfa omega.Schneider electric. Manual Electrotécnico. 2011.

Humberto Manrique. Maquinas eléctricas. Alfa omega.